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10kV开关柜局部放电检测技术初探

作者：曹捷

来源：《中国新技术新产品》2016年第01期

摘 要：10kV的开关柜是中国配网系统中非常重要的设备，它的运行直接关系着系统的供电。开关柜内的绝缘缺欠或劣化、触碰不良等都会成为其运行的隐患，而这些隐患在设施运行的情况下又很难发现。使这些问题得到解决，我们向大家介绍一种局部放电的检测方法，这种方法的实现需要引入电波、超声波以及高频等技术的帮助。此办法能为评估开关柜循环状态和检修工程提供相当丰富的数字化依据，全面保证电压为10kV的开关柜正常运作。 关键词：开关柜；局部放电；超声波 中图分类号：TM591 文献标识码：A

因10kV金属封闭式开关柜在运行方面安全可靠度较高，故而很受用电大户及变电站的青睐。所以，保证开关柜安全运行的关键是实时的监测、合理的预判以及可靠的检修传统的预防性试验技术，主要是依靠检查绝缘性能。该方法会对设备中的固体绝缘造成累积性损坏，而且要将设备断电，这就降低了给用户供电的可靠性。开关柜若有故障隐患，在故障前期往往会发生放电问题，所以依靠监测放电问题，可以判断出绝缘隐患的有关情况。10kV开关柜中，其发生放电的情形主要有表面、内部及电晕等放电。放电时，能量大部分通过电磁、声波及气体的方式得以散发，局部放电检测的核心物理指标就是这些。目前对局部放电检测比较实用的是以TEV、AE、UHF原理为基础的测试方法。 1 TEV法、AE法、UHF法的检测原理及特点 1.1 TEV检测技术

高压开关柜发生局部的放电的情况下，可以出现电磁波，其能够根据金属外部的间隙由开关柜里释放于外层部分。在电磁波运输至开关柜外部的情况下，其可以于触碰地面的金属外部出现暂态低电压，它的波动出于单个毫伏到单个伏的领域里，同时会瞬间就消失，普遍仅仅存在单位纳秒的范围之内。能够选择传感器紧抓此TEV信号，进而对非整体的放电行为进行检验。

检验开关柜运行的状态高水平的专业能力是不必要的，相关人员能够很简单的由TEV测试仪清晰的得到幅值、脉冲数及烈度三个指标。

检测过程中把传感器触碰到开关柜具备开口及孔隙的金属外部，由于局部的放电引起的TEV信号的大小和地区放电的大小还有放电位置的是紧密联系的，与放电位置的传感器距离小的，获取的TEV幅度也就更多，因此可以根据TEV信号幅度对比明确现阶段展现出不安全

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性的开关柜。此外，TEV测试体系单单呈递的是幅值、脉冲数和烈度三项指标，不可以明确的展示内部存在问题的类别。

当进行试验的时候，既需要掌握局方的特性及大小，换句话而言指的是幅值及脉冲数，同时应该考虑实际的定位局部的放电的出现，这是极其重要的。TEV测试系统以及一系列的传感应器，将其各自放置于金属箱体的不一样的位置，选择非整体的放电信号的顺序，根据探测器的阶段的不同可以得到差放电出现的实际位置的相应的数据。然而由于TEV信号具有不高的频率，减少速度很慢，可以出现不少的局部放电源，这种情况下可以彼此实施干扰，导致定位不明确及耗费太久的时间。 1.2 AE检测技术

电力装置里面出现的非整体的放电信号的情况下，可以出现冲击的振动。超声波法根据装置腔体外层位置放置超声波传感器以对非整体放电信号进行测量。

AE法的主要特性为传感器和电力装置的电气回路不存在紧密的关联性，没有被电气部分所影响，然而现场运行的情况下不难被四周的条件噪声及装置振动所作用。超声波在固体里具有很快的传播速率，然而减速也不慢，所以起不易射透装置的金属壳，因此规定装置需要有能够被测量的开口及缝隙。与此同时超声波表现出一定的方向性，传感器需要放置于局放源才具有一定的灵敏性。

超声法应该根据很多的不一样方位的超声传感器得出的时间，选择空间几何策略得出局部放电源的地点，实现局部放电的清晰的定位。 1.3 UHF检测技术

局部放电检测UHF法工作原理是根据传感器监测电力装置里非整体放电过程中出现的超高频电磁波信号，进而得出非整体放电的有关的数据，做到非整体放电监测。因为电晕干扰关键是于小于300MHz频下，所以UHF法全面的不受到电晕等影响，展现出很强的灵敏性及抗干扰性。UHF信号能够传输示波器等信号解决装置，做到局部的放电带电监测、定位还有缺陷种类鉴定等。

UHF法非整体放电定位原理及TEV法同时属于时差法。将UHF信号传播进拥有很高分辨率示波器，根据测定时间差能够清晰鉴定非整体放电信号的地点。UHF信号属于ns类别的，频率大，多局放源彼此影响不大，定位耗时不长同时具有很高的精准性。

UHF信号频率大且衰减快，外界干扰信号能够根据屏蔽策略以适当的处理，现场方便的额途径则为把传感器选择屏蔽金属布裹严实，现场检测通过测量得出的策略是极其妥善的。 2 现场局放测试与分析

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一个变电站10kV髙压室总包含了开关柜的数量为17。于12年4月23日，选择TEVplus实施检测的时候找出502柜TEV幅值不小，相关检测者于是选择TEV、AE还有UHF策略检测502柜，并进行定位。 2.1 TEV法测试

便携式TEV非整体放电测试仪得到的信息如图1，幅值比较见表1。由表1里能够清晰指出，信号极限值于502柜门上方位置，和502柜距离越小的信号幅值更多，信号多少于502开关柜位置存在极限值。正如上述所述，局部放电出现的TEV信号的多少和局部放电的大小还有放电位置的距离存在着一定的关联性，和放电位置的距离越小的传感器获得的TEV幅值就更大，这充分指出了502开关柜里具有局部存在放电现象。 （1）AE法测试

选择圣泰PDM1000超声波测试如图2所示。图谱展示出显著的馒头波特征意味着柜里具有局放源。

（2）UHF法测试

现场测试设备选择清华大学开发出的便携式高频非整体的检测体系，频率是于300MHz～lGHz，存在ns类别的HO输出位置及ms类别的RO输出位置。根据两个HO传输的波形时间差能够做到非整体放电定位，根据RO传输的波形研究比较以鉴定放电级别。

实施UHF普査证明，不包括502在内的别的开关柜都没有找出局部的放电信号。这和TEV法及AE法检测得出的结论保持一致。

清华M600超高频测试HO输出信号及RO输出信号的波形图如图3所示和图4所示。由波形能够得出，放电频率不低。由图4的得出了，存在显著的尖峰，相对稳定不易变化，正负半波时候基本具有均衡性，幅度同时不会变化，把此放电位置叫做代表性的金属悬浮放电@1。幅值的多少应该是开关柜里的不一样的放电源引起的，为多位置放电。根据HO输出位置定位502开关柜信号极限值得位置。真实选择的是慢慢靠拢的策略，也就是慢慢减小两个传感器的距离，让信号一起传输至其，这种情况下，则可以把信号极限位置明确于其竖直的平分线，顺着横向和竖直两个位置实施定位，随之明确信号的极限位置。首先需选择慢慢靠拢的方式以鉴定信号位置位于的横向地点，如图5所示是直接的定位波形输出。然后再明确此地点是低变502柜顶端，此地点处在此柜和母线桥的连接的位置。 2.2 局放检测结论与建议

根据以上测试归纳出下述三个部分结论：

（1）502开关柜里存在多位置放电的情况下，超声波及超髙频法都定位于一个领域里；